Diseño y análisis de la viabilidad del suministro de energía eléctrica a la Fundación el Cielo de PAO ubicada en Bucaramanga, Santander mediante la implementación de un sistema solar fotovoltaico reglamentado

El propósito de este trabajo es evaluar la viabilidad técnica, financiera y ambiental de un sistema solar fotovoltaico conectado a red en la Fundación El Cielo de Pao, ubicada en Bucaramanga, Santander. Para el dimensionamiento fotovoltaico y eléctrico se partió de una demanda energética basada en l...

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Autores:
Gutiérrez Palencia, María Alejandra
Ochoa Niño, Byron Andrés
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/15416
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/15416
Palabra clave:
Energy engineering
Technological innovations
Energy
Electric power supply
Photovoltaic solar system
Solar resource
Viability
Energetic resources
Power supply
Ingeniería en energía
Innovaciones tecnológicas
Energía
Viabilidad
Recursos energéticos
Abastecimiento de energía
Suministro de energía eléctrica
Sistema solar fotovoltaico
Recurso solar
Rights
License
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description El propósito de este trabajo es evaluar la viabilidad técnica, financiera y ambiental de un sistema solar fotovoltaico conectado a red en la Fundación El Cielo de Pao, ubicada en Bucaramanga, Santander. Para el dimensionamiento fotovoltaico y eléctrico se partió de una demanda energética basada en las cargas eléctricas ubicadas en el edificio, la disponibilidad del recurso solar, las características tecnológicas del sistema y los costos actuales por el uso de energía solar fotovoltaica. El desarrollo del proyecto fue diseñado bajo la normatividad NTC2050, el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE vigente y el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP donde se realizaron planos eléctricos, cuadros de carga y diagramas unifilares. Para el análisis financiero se tomaron en cuenta dos indicadores de rentabilidad: tasa interna de retorno (TIR) y valor presente neto (VPN), dando como resultado una TIR del 35.5% indicando que es un proyecto financieramente rentable. Se evaluarán los beneficios ambientales de sustituir el suministro energético convencional por energía solar mediante factores de emisión que permitan detallar cuántas toneladas de CO2 pueden dejar de emitirse a la atmosfera, Con el análisis del impacto ambiental se obtuvo que las emisiones de CO2 equivalentes que se dejaron de emitir a la atmosfera con la implementación del sistema solar fotovoltaico fueron 219,35 Ton CO2 equivalentes. Se encontró que la instalación del sistema solar fotovoltaico es viable tanto técnica y financiera para las condiciones climáticas y geográficas específicas del lugar, Obteniendo como resultado un 98.5% de ahorro de energía al mes, que representa una disminución en costo de la factura de energía del 95.1%.
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Para el dimensionamiento fotovoltaico y eléctrico se partió de una demanda energética basada en las cargas eléctricas ubicadas en el edificio, la disponibilidad del recurso solar, las características tecnológicas del sistema y los costos actuales por el uso de energía solar fotovoltaica. El desarrollo del proyecto fue diseñado bajo la normatividad NTC2050, el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE vigente y el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP donde se realizaron planos eléctricos, cuadros de carga y diagramas unifilares. Para el análisis financiero se tomaron en cuenta dos indicadores de rentabilidad: tasa interna de retorno (TIR) y valor presente neto (VPN), dando como resultado una TIR del 35.5% indicando que es un proyecto financieramente rentable. Se evaluarán los beneficios ambientales de sustituir el suministro energético convencional por energía solar mediante factores de emisión que permitan detallar cuántas toneladas de CO2 pueden dejar de emitirse a la atmosfera, Con el análisis del impacto ambiental se obtuvo que las emisiones de CO2 equivalentes que se dejaron de emitir a la atmosfera con la implementación del sistema solar fotovoltaico fueron 219,35 Ton CO2 equivalentes. Se encontró que la instalación del sistema solar fotovoltaico es viable tanto técnica y financiera para las condiciones climáticas y geográficas específicas del lugar, Obteniendo como resultado un 98.5% de ahorro de energía al mes, que representa una disminución en costo de la factura de energía del 95.1%.1. INTRODUCCIÓN...................................................................................................................12 2. OBJETIVOS...........................................................................................................................14 2.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................14 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................14 3. ANTECEDENTES .................................................................................................................15 4. CONTEXTUALIZACIÓN ......................................................................................................17 4.1. CONTEXTUALIZACIÓN DE LA FUNDACIÓN.........................................................17 4.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA..............................................................................18 5. MARCO DE REFERENCIA .................................................................................................20 5.1. MARCÓ TEÓRICO........................................................................................................20 5.3. MARCO LEGAL ............................................................................................................36 6. METODOLOGÍA....................................................................................................................40 7. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO......................................................................................46 8. DISEÑO ELÉCTRICO ..........................................................................................................47 8.1. DISEÑO DE INSTALACIONES INTERNAS..............................................................47 8.1.1. NIVELES DE ILUMINANCIA ...............................................................................47 8.1.2. SALIDAS NECESARIAS......................................................................................52 8.1.3. CUADROS Y PANELES DE DISTRIBUCIÓN ..................................................54 9. DIMENSIONADO FOTOVOLTAICO..................................................................................61 9.1. CARACTERIZACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA ......................................61 9.2. CARACTERIZACIÓN DE CRITERIOS METEOROLÓGICOS ...............................64 9.3. REVISIÓN DE CRITERIOS TÉCNICOS ....................................................................65 9.3.1. DISPONIBILIDAD DE ÁREA...............................................................................65 9.4. SELECCIÓN DEL MODULO FOTOVOLTAICO.......................................................66 9.5. COEFICIENTE DE RENDIMIENTO (PR)...................................................................67 9.6. NUMERO DE PANELES MAXIMO.............................................................................68 9.7. GENERACIÓN DE ENERGIA ELÉCTRICA DEL SISTEMA SOLAR ...................68 9.8. SELECCIÓN DEL INVERSOR....................................................................................71 9.9. CONFIGURACIÓN ARREGLO FOTOVOLTAICO...................................................72 9.10. PROTECCIONES ELÉCTRICAS............................................................................75 10. EVALUACIÓN FINANCIERA ..........................................................................................76 10.1. EQUIPOS, ESTRUCTURA Y PROTECCIONES NECESARIAS PARA LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ..........................................................................................76 10.2. MANO DE OBRA ......................................................................................................77 10.3. CERTIFICACIONES..................................................................................................77 10.4. INVERSIÓN TOTAL NECESARIA PARA LA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ......................................................................................................................78 10.5. FLUJO DE CAJA ......................................................................................................78 10.5.1. CRÉDITO............................................................................................................80 10.5.2. VALOR PRESENTE NETO Y TASA INTERNA DE RETORNO ................80 11. EVALUACIÓN AMBIENTAL ...........................................................................................84 11.1. VALOR MONETARIO DE LAS EMISIONES EVITADAS ...................................84 12. CERTIFICACIÓN LEED – OPORTUNIDADES DE MEJORA....................................86 12.1. ALCANCE DE LA CERTIFICACIÓN LEED..........................................................86 CONCLUSIONES..........................................................................................................................91 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................92 ANEXOS.........................................................................................................................................96PregradoThe purpose of this work is to evaluate the technical, financial, and environmental viability of a grid-connected solar photovoltaic system at Fundación El Cielo de Pao, located in Bucaramanga, Santander. For the photovoltaic and electrical sizing, we started from an energy demand based on the electrical loads located in the building, the availability of the solar resource, the technological characteristics of the system and the current costs for the use of photovoltaic solar energy. The development of the project was designed under the NTC2050 regulations, the current RETIE Technical Regulations for Electrical Installations and the RETILAP Technical Regulations for Public Lighting and Lighting, where electrical plans, load charts and single-line diagrams were made. For the financial analysis, two profitability indicators were considered: internal rate of return (IRR) and net present value (NPV), resulting in an IRR of 35.5%, indicating that it is a financially profitable project. The environmental benefits of replacing conventional energy supply with solar energy will be evaluated through emission factors that allow detailing how many tons of CO2 can cease to be emitted into the atmosphere. With the analysis of the environmental impact, it was obtained that the equivalent CO2 emissions that were left of emitting into the atmosphere with the implementation of the photovoltaic solar system were 219.35 Ton CO2 equivalent. It was found that the installation of the photovoltaic solar system is both technically and financially viable for the specific climatic and geographical conditions of the place, obtaining as a result a 98.5% energy savings per month, which represents a decrease in the cost of the energy bill of the 95.1%.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y análisis de la viabilidad del suministro de energía eléctrica a la Fundación el Cielo de PAO ubicada en Bucaramanga, Santander mediante la implementación de un sistema solar fotovoltaico reglamentadoDesign and analysis of the feasibility of supplying electricity to the PAO el cielo foundation located in Bucaramanga, Santander through the implementation of a regulated photovoltaic solar systemIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringTechnological innovationsEnergyElectric power supplyPhotovoltaic solar systemSolar resourceViabilityEnergetic resourcesPower supplyIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaViabilidadRecursos energéticosAbastecimiento de energíaSuministro de energía eléctricaSistema solar fotovoltaicoRecurso solarUnidad de Planeación Minero Energética (UPME), «Proyecciones de demanda,» Junio 2021. [En línea]. Available: https://www1.upme.gov.co/DemandayEficiencia/Paginas/Proyecciones-de-demanda.aspx. [Último acceso: 1 Noviembre 2021]Portafolio, «En julio, la demanda de energía en Colombia aumentó 8,25 %,» PORTAFOLIO, 24 Agosto 2021Ministerio de Minas y Energía, «LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA DE COLOMBIA - Memorias al congreso,» Junio 2019 - Junio 2020I. Duque Márquez y D. Mesa Puyo, «Transición energética: un legado para el presente y el futuro de Colombia,» 2021C. Y. G. AGUDELO y M. L. P. CALDERÓN, «ANÁLISIS DE VIABILIDAD DEL SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA A LA GRANJA LA FORTALEZA UBICADA EN MELGAR-TOLIMA MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO,» Bogotá DC., 2015I. A. P. FUENTES, «ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL USO DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA A NIVEL RESIDENCIAL EN GENERACIÓN DISTRIBUIDA, MEDIANTE EL MECANISMO “NET METERING”.,» SANTIAGO,CHILE, 2014.P. X. H. A. 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